焊接机器人FMECA与FTA分析系统开发

论文摘要

随着工业技术的发展,焊接机器人得到了广泛的应用,由于其复杂的结构和日益强大的功能,使得人工分析其系统可靠性的难度增大。为了克服这样的缺陷,有必要开发出一套可靠性分析系统来实现焊接机器人系统可靠性分析的自动化。故障模式影响及危害性分析(FMECA)和故障树分析(FTA)是系统可靠性分析中的两种重要方法。故障模式影响及危害性分析通过对影响系统功能的关键性零部件的故障情况进行分析,以便采取措施改进设计。故障树分析通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素)进行分析,确定系统故障原因的各种组合方式和发生概率,并采取相应的改进措施,提高系统可靠性。本文通过对焊接机器人机械系统进行结构和功能分析,建立了焊接机器人系统的FMECA与FTA模型。采用故障模式影响及危害性分析方法建立焊接机器人系统的FMECA表,并结合故障树分析方法对其可靠性进行综合的定性和定量分析。为了在计算机中实现对应的功能,故障树定性分析采用Semanderes算法与素数法相结合,定量分析采用容斥定理对最小割集进行不交化运算。在此基础上,以Visual Basic6.0作为开发工具,以关系型数据库Access2003作为后台数据库,结合面向对象的程序设计、数据库设计和数据结构与算法等技术,设计开发出焊接机器人FMECA与FTA分析系统。该软件系统从FMECA实施到报表输出,从故障树建立到故障树的定性分析、定量分析,再到分析结果的输出,能够实现对串联系统、并联系统和2/3冗余系统的分析。根据FMECA和FTA的关系,将二者集成在一个软件系统中,实现了FMECA和FTA的一体化,并通过对数据库和故障树文件进行加密操作,满足信息安全性和保密性的要求。本软件系统界面友好,功能齐全,操作简单,软件分析结果与人工分析结果一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 焊接机器人及其可靠性研究现状
• 1.2.2 FMECA与FTA研究现状
• 1.2.3 计算机辅助FMECA与FTA研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 FMECA与FTA的原理和方法
• 2.1 故障模式影响及危害性分析（FMECA）
• 2.1.1 FMECA方法
• 2.1.2 故障模式及影响分析（FMEA）
• 2.1.3 危害性分析（CA）
• 2.2 故障树分析法（FTA）
• 2.2.1 故障树的建立
• 2.2.2 故障树的定性分析
• 2.2.3 故障树的定量分析
• 2.3 FMECA与FTA综合分析方法（FTF法）
• 2.4 本章小结
• 第3章 焊接机器人FMECA与FTA模型
• 3.1 概述
• 3.2 焊接机器人主要结构及功能分析
• 3.2.1 焊接机器人的分类
• 3.2.2 焊接机器人的主要结构和功能
• 3.3 焊接机器人的FMECA模型
• 3.4 焊接机器人的FTA模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 FMECA与FTA软件的总体设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 需求分析
• 4.1.2 功能模块划分
• 4.1.3 工作流程
• 4.2 软件开发环境
• 4.2.1 Visual Basic 6.0
• 4.2.2 Access数据库
• 4.2.3 VB对Access数据库的访问
• 4.3 FMECA数据库设计
• 4.3.1 数据库设计原则
• 4.3.2 数据库详细设计
• 4.4 软件数据结构的构建
• 4.5 软件界面布局设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 FMECA与FTA软件系统的开发
• 5.1 FMECA子模块的构建
• 5.1.1 项目信息管理
• 5.1.2 产品结构管理
• 5.1.3 FMECA信息管理及分析
• 5.1.4 查询与排序功能
• 5.1.5 报表输出
• 5.2 FTA子模块的构建
• 5.2.1 故障树的建立与编辑
• 5.2.2 定性分析模块
• 5.2.3 顶事件概率的计算
• 5.2.4 重要度分析模块
• 5.2.5 故障树分析结果的输出
• 5.3 辅助功能的实现
• 5.3.1 故障树文件和视图的操作
• 5.3.2 帮助系统的实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录